package com.example.linked;

import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;

/**
 * 设计和构建一个“最近最少使用”缓存，该缓存会删除最近最少使用的项目。
 * 缓存应该从键映射到值(允许你插入和检索特定键对应的值)，并在初始化时指定最大容量。当缓存被填满时，它应该删除最近最少使用的项目。
 * 它应该支持以下操作： 获取数据 get 和 写入数据 put 。
 * 获取数据 get(key) - 如果密钥 (key) 存在于缓存中，则获取密钥的值（总是正数），否则返回 -1。
 * 写入数据 put(key, value) - 如果密钥不存在，则写入其数据值。当缓存容量达到上限时，它应该在写入新数据之前删除最近最少使用的数据值，
 * 从而为新的数据值留出空间。
 * <p>
 * 示例:
 * LRUCache cache = new LRUCache(2);
 * cache.put(1,1);
 * cache.put(2,2);
 * cache.get(1);       // 返回  1
 * cache.put(3,3);    // 该操作会使得密钥 2 作废
 * cache.get(2);       // 返回 -1 (未找到)
 * cache.put(4,4);    // 该操作会使得密钥 1 作废
 * cache.get(1);       // 返回 -1 (未找到)
 * cache.get(3);       // 返回  3
 * cache.get(4);       // 返回  4
 */
public class Leetcode146_Interview16_25_LRUCache {
    public static void main(String[] args) {

        MyLRUCache lRUCache = new MyLRUCache(2);
        lRUCache.put(1, 1); // 缓存是 {1=1}
        lRUCache.put(2, 2); // 缓存是 {1=1, 2=2}
        System.out.println(lRUCache.get(1));
        lRUCache.put(3, 3); // 该操作会使得关键字 2 作废，缓存是 {1=1, 3=3}
        System.out.println(lRUCache.get(2));
        lRUCache.put(4, 4); // 该操作会使得关键字 1 作废，缓存是 {4=4, 3=3}
        System.out.println(lRUCache.get(1));
        System.out.println(lRUCache.get(3));
        System.out.println(lRUCache.get(4));

    }

    /**
     * 自己实现: hashmap + 双向链表
     *
     * 插入元素(put):
     *  将元素插入到hashmap中和双向链表的头部,插入后判断是否大于最大容量
     *     如果大于最大容量,则需要移除尾部元素
     *     如果小于等于最大容量,则什么都不用做
     *
     * 访问元素(get):
     *   正常访问元素,并将访问的元素移到双向链表头部,如果不存在则返回-1,
     */
    static class MyLRUCache {
        private Map<Integer, DLinkedNode> cacheMap;
        private int maxCapacity;
        private DLinkedNode head, tail;

        public MyLRUCache(int capacity) {
            this.maxCapacity = capacity;
            cacheMap = new HashMap<>();
            // 定义伪头部和伪尾部节点(头尾节点不存数据)
            head = new DLinkedNode();
            tail = new DLinkedNode();
            head.next = tail;
            tail.pre = head;
        }

        public int get(int key) {
            DLinkedNode v = cacheMap.get(key);
            if (v != null) {
                moveToHead(v);
                return v.val;
            }
            return -1;
        }

        public void put(int key, int value) {
            DLinkedNode valueNode = cacheMap.get(key);
            if (valueNode == null) { // 如果 key 不存在，创建一个新的节点插入到map中,并将节点插入到双链表的头部
                valueNode = new DLinkedNode(key, value);
                cacheMap.put(key, valueNode);
                addToHead(valueNode);
                if (cacheMap.size() > maxCapacity) { // 超过最大容量就得将尾部元素移除
                    cacheMap.remove(tail.pre.key);
                    removeTailNode();
                }
            } else { // 如果 key 存在，先通过哈希表定位，再修改 value，并移到头部
                valueNode.val = value;
                moveToHead(valueNode);
            }
        }

        private void addToHead(DLinkedNode node) {
            node.pre = head;
            node.next = head.next;
            head.next.pre = node;
            head.next = node;
        }

        private void removeTailNode() {
            removeNode(tail.pre);
        }

        private void removeNode(DLinkedNode node) {
            node.pre.next = node.next;
            node.next.pre = node.pre;
        }

        // a交换b tmp = a; a = b; b =tmp;
        private void moveToHead(DLinkedNode node) {
            // 先删除节点,然后在头部加入该节点
            removeNode(node);
            addToHead(node);


        }

        class DLinkedNode {
            DLinkedNode pre;
            DLinkedNode next;
            int key;
            int val;

            public DLinkedNode() {

            }
            public DLinkedNode(int key, int v) {
                this.key = key;
                this.val = v;
            }

        }
    }


    /**
     * 方式一:继承LinkedHashMap
     * 重写removeEldestEntry即可
     */
    static class LRUCacheByLinkedHashMap extends LinkedHashMap<Integer, Integer> {
        private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75F;
        private int capacity;

        public LRUCacheByLinkedHashMap(int capacity) {
            super(capacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR, true);
            this.capacity = capacity;
        }

        public int get(int key) {
            return super.getOrDefault(key, -1);
        }

        public void put(int key, int value) {
            super.put(key, value);
        }

        /**
         * 该方法会在每次插入节点之后调用(afterNodeInsertion)
         *
         * @param eldest
         * @return
         */
        @Override
        protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<Integer, Integer> eldest) {
            return size() > capacity;
        }
    }
}
